文档介绍：金属结晶及组织控制
高玉来
Tel: 56332144(O)
Email: ******@shu.
日新楼402室
Oct. 31, 2011
高玉来:金属结晶及组织控制
1
第八讲内容回顾: 金属凝固过程的收缩
第一节金属凝固过程中的收缩现象
 第二节缩孔
第三节 缩松
第四节防止缩孔缩松的途径
高玉来:金属结晶及组织控制
2
第八讲课后思考题
(1)缩孔和缩松的形成原因和形成条件,以及防止措施有何不同?
(2)顺序凝固与逐层凝固,同时凝固和体积凝固的概念之间有何联系和区别?
高玉来:金属结晶及组织控制
3
第九讲热裂和冷裂
第一节铸造应力
 第二节热裂
第三节 冷裂
高玉来:金属结晶及组织控制
4
第一节:铸造应力
1、定义:
铸造应力(casting stress):金属在凝固和冷却过程中体积变化受到外界或其本身的制约,变形受阻,而产生的应力。
高玉来:金属结晶及组织控制
5
铸造应力的分类
A. 按应力形成的原因分:
(1) 热应力(thermal stress):铸件各部分厚薄不同, 在凝固和其后的冷却过程中,冷却速度不同,造成同一时刻各部分收缩量不一致,铸件各部分彼此制约,产生的应力。
(2) 相变应力(phase transformation stress): 固态发生相变的合金,由于铸件各部分冷却条件不同,它们到达相变温度的时刻不同,且相变的程度也不同而产生的应力。
(3) 机械阻碍应力(mechanism hindered stress):铸件收缩受到铸型、型芯、箱挡和芯骨等机械阻碍所产生的应力。
高玉来:金属结晶及组织控制
6
铸造应力的分类
B. 按应力存在的时间分:
(1)临时应力(temporary stress):产生应力的原因消失,应力便消失。
(2)残余应力(residual stress):产生应力的原因消除后,仍然存在的应力。
高玉来:金属结晶及组织控制
7
应力的危害
铸造应力和铸件的变形对铸件质量的危害很大。铸造应力是铸件在生产、存放、加工以及使用过程中产生变形和裂纹的主要原因,它降低铸件的使用性能。例如,当机件工作应力的方向与残余应力的方向相同时,应力叠加,可能超出合金的强度极限,发生断裂。有残余应力的铸件,放置日久或经机械加工后会变形,使机件失去精度。产生变形的铸件可能因加工余量不足而报废,为此需要加大加工余量。在大批量流水生产时,变形的铸件在机械加工时往往因放不进夹具而报废。此外,挠曲变形还降低铸件的尺寸精度,尤其对精度要求较高的铸件,防止产生变形尤为重要。
高玉来:金属结晶及组织控制
8
金属在凝固和冷却过程中产生的应力
在不考虑机械阻碍时,该合金铸件中的瞬时应力就是热应力。以应力框为例(图9-1),讨论瞬时应力的发展过程。   
应力框由杆I,杆Ⅱ以及横梁Ⅲ组成。
9
金属在凝固和冷却过程中产生的应力
为便于讨论,作如下假设:   
    1) 金属液充满铸型后,立即停止流动,杆I和杆Ⅱ从同一温度tL开始冷却,最后冷却到室温t0。     2)  合金线收缩开始温度为ty,材料的收缩系数α不随温度变化。     3)  铸件不产生挠曲变形。     4) 铸件收缩不受铸型阻碍。     5)  横梁Ⅲ是刚性体。
10